전력연, 56kW급 용융탄산염 연료전지 개발

천연가스, 메탄올, 석탄 등의 연료에서 얻는 수소와 공기중의 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전력을 생산하는 전력산업용 5㎾급 용융탄산염 연료전지(Fuel Cell)가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전력연구원(원장 김한중) 에너지환경고등연구소 에너지그룹은 선도기술개발사업(G7프로젝트)의 하나로 한국전력, 한국과학기술연구원(KIST), 삼성중공업 등과 공동으로 연구중인 「1백㎾급 용융탄산염 연료전지시스템 개발사업」을 수행하면서 면적이 3천㎠로 국내 최대인 전극과 전해질로 구성된 단위전지 20장을 적층시킨 5㎾급 용융탄산염 연료전지를 개발했다고 28일 밝혔다.

전력연 에너지그룹 고체산화물 연료전지개발팀 임희천 박사팀이 개발한 이 연료전지는 온도를 1천의 고온으로 유지시켜 주는 가열로와 각종 제어기가 설치된 제어탑 및 전기적 물성을 측정하는 물성장비로 구성된 단전지 성능평가장치를 이용해 개발된 것으로 차세대 발전기술은 대형 화력발전소 대체용 고체산화물 연료전지 개발에 따른 기반기술로 활용될 전망이다.

업계에서는 용융탄산염 연료전지를 발전에 사용할 경우 화석연료를 사용하는 화력발전소의 출력을 20∼30% 가량 높일 수 있으며 이산화탄소 등의 공해발생 감소, 발전소 건설비 감축 등 여러가지 장점을 갖고 있어 차세대 무공해 대규모 상용발전시스템으로 꼽고 있다.

전력연은 그간 적층전지 운전시험설비실에서 5㎾급 고체산화물 연료전지에 대한 평가시험을 한 결과 16.84의 전압에 7.5㎾의 출력을 보였으며 총 1천2백시간의 연속운전에도 성능이 전혀 떨어지지 않는 등 제품의 신뢰성이 매우 높은 것으로 나타났다고 밝혔다.

특히 병렬, 직렬로 연결해 시스템으로 개발할 경우 1백㎾급 발전에 이용할 수 있으며 향후 연료전지 내부의 전압 표준편차를 크게 없앨 경우 안정적이고 효율 높은 연료전지 개발이 가능케 돼 수년내 기간발전설비로도 활용이 가능할 것으로 내다보고 있다.

전력연은 이 연료전지 개발로 확보된 기반기술을 토대로 내년말까지 25㎾급을, 2002년 1백㎾급을, 2010년에는 수㎿급 전력사업용 석탄가스 용융탄산업 연료전지 발전시스템까지 차례로 개발할 계획이다.

<대전=김상룡 기자>